KR20240014844A - 레이저 용접 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

레이저 용접 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240014844A
KR20240014844A KR1020220092506A KR20220092506A KR20240014844A KR 20240014844 A KR20240014844 A KR 20240014844A KR 1020220092506 A KR1020220092506 A KR 1020220092506A KR 20220092506 A KR20220092506 A KR 20220092506A KR 20240014844 A KR20240014844 A KR 20240014844A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rgb value
sample
vision camera
control unit
setting parameters
Prior art date
Application number
KR1020220092506A
Other languages
English (en)
Inventor
정회민
김재훈
김형원
윤성철
이기동
Original Assignee
에스케이온 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이온 주식회사 filed Critical 에스케이온 주식회사
Priority to KR1020220092506A priority Critical patent/KR20240014844A/ko
Priority to US18/102,084 priority patent/US20240033846A1/en
Priority to CN202310043491.7A priority patent/CN117444387A/zh
Priority to EP23154285.3A priority patent/EP4311621A1/en
Publication of KR20240014844A publication Critical patent/KR20240014844A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042—Automatically aligning the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/516—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by welding, soldering or brazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 공정의 대상인 제1 구조체와 제2 구조체가 안착되는 스테이지, 상기 스테이지 상에 위치하며, 상기 제1 구조체와 상기 제2 구조체가 접촉하는 용접 타겟 영역을 표시하는 샘플 이미지를 획득하는 비전 카메라, 및 상기 비전 카메라의 설정 파라미터들을 조절하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 샘플 이미지에서 선택한 복수의 관심 영역들 각각에서 샘플 RGB 값을 획득하고, 소정의 기준 이미지에서 상기 복수의 관심 영역들과 같은 위치에 정의되는 기준 관심 영역들 각각에서 획득한 기준 RGB 값을 상기 샘플 RGB 값과 비교하여 상기 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하여 상기 비전 카메라를 세팅한다.

Description

레이저 용접 장치 및 그 제어 방법{LASER WELDING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 레이저 용접 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
전기차, 에너지 저장 시스템 등에 대한 동력원으로 이용되는 배터리는 복수의 배터리 모듈들을 포함하며, 복수의 배터리 모듈들 각각은 복수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들의 제조 공정, 및 복수의 배터리 셀들을 이용하여 배터리 모듈을 제조하는 공정은 복수의 구조체들을 서로 접합하기 위한 레이저 용접 공정을 포함할 수 있다. 레이저 용접 공정에서, 용접을 진행해야 하는 타겟 영역을 정확히 지정하여 용접을 진행함으로써 공정의 수율을 높일 필요가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 레이저 용접 공정을 진행하기에 앞서, 용접을 진행하고자 하는 용접 타겟 영역을 식별하는 비전 카메라의 설정 파라미터들을 최적화함으로써, 용접 타겟 영역을 정확하게 지정하여 용접을 진행할 수 있는 레이저 용접 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치는, 레이저 용접 공정의 대상인 제1 구조체와 제2 구조체가 안착되는 스테이지, 상기 스테이지 상에 위치하며, 상기 제1 구조체와 상기 제2 구조체가 접촉하는 용접 타겟 영역을 표시하는 샘플 이미지를 획득하는 비전 카메라, 및 상기 비전 카메라의 설정 파라미터들을 조절하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 샘플 이미지에서 선택한 복수의 관심 영역들 각각에서 샘플 RGB 값을 획득하고, 소정의 기준 이미지에서 상기 복수의 관심 영역들과 같은 위치에 정의되는 기준 관심 영역들 각각에서 획득한 기준 RGB 값을 상기 샘플 RGB 값과 비교하여 상기 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하여 상기 비전 카메라를 세팅한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 제어 방법은, 배터리 제조를 위해 용접해야 하는 제1 구조체와 제2 구조체를 스테이지에 안착시키는 단계, 상기 스테이지 내부에 위치한 비전 카메라를 이용하여, 기준 이미지를 생성하고, 상기 기준 이미지에서 지정된 기준 관심 영역들 각각으로부터 기준 RGB 값들을 획득하는 단계, 상기 제1 구조체 및 상기 제2 구조체와 같은 구조체들을 포함하는 용접 대상물에서 용접 타겟 영역을 포함하는 샘플 이미지를 획득하는 단계, 상기 샘플 이미지 내에서, 복수의 관심 영역들 각각의 샘플 RGB 값을 획득하는 단계, 및 상기 샘플 RGB 값과 상기 기준 RGB 값을 비교하여 상기 샘플 RGB 값이 상기 기준 RGB 값으로부터 소정 범위에 속할 때까지, 상기 비전 카메라의 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 레이저 용접 장치에서는, 레이저 용접 공정을 진행하기 이전에, 용접 타겟 영역을 포함하는 샘플 이미지를 비전 카메라가 생성하고, 샘플 이미지에서 복수의 관심 영역들을 선택하여 용접 타겟 영역이 정확하게 식별되도록 비전 카메라의 설정 파라미터들을 조정할 수 있다. 따라서 용접 타겟 영역이 정확하게 지정된 상태에서 용접 공정이 실행되므로, 비전 오차에 의한 레이저 용접 위치 불량 등을 해소하여 레이저 용접 공정의 수율을 개선하고 전체적인 배터리 제조 공정의 불량률을 낮춤과 동시에 배터리의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 외관을 간단히 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배터리 셀들과 버스바의 결합 구조를 간단히 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 영역을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실 실시예에 따른 배터리 모듈을 간단하게 도시한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 간단히 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 제어 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도들이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면들이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 제어 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 외관을 간단히 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 일 실시예에 따른 배터리 셀(10)은 파우치 타입의 배터리 셀일 수 있다. 배터리 셀(10)은 파우치(11) 내부에 수납되는 전극 구조체, 및 전해액 등을 포함할 수 있다. 파우치(11)는 전극 구조체을 수용하는 수용 공간(15), 및 수용 공간(15)을 밀봉하기 위한 실링부(12) 등을 포함할 수 있다. 실링부(12)는 수용 공간(15)의 외부로 확장되는 플랜지 형상을 가질 수 있다. 또한, 실링부(12)는 전극탭들(16, 18)이 배치되는 제1 실링부(13), 및 제1 실링부(13) 주변을 둘러싸는 제2 실링부(14)로 구분될 수 있다.
파우치(11) 내부에 수납되는 전극 구조체는 다수의 전극판 및 전극판으로부터 연장되는 전극 연결부 등을 포함할 수 있으며, 전극판은 양극판과 음극판으로 구분될 수 있다. 양극판과 음극판은 서로 교대로 배치되며, 양극판과 음극판 사이에는 분리막이 삽입 배치될 수 있다.
일례로, 양극판은 서로 연결되어 파우치(11)의 외부로 노출되는 양극 전극탭(16)에 연결되며, 음극판은 서로 연결되어 파우치(11)의 외부로 노출되는 음극 전극탭(18)에 연결될 수 있다. 양극 전극탭(16)과 음극 전극탭(18) 각각은 파우치(11)의 외부로 노출되는 영역에는 절연부(17, 19)가 배치될 수 있다. 실시예에 따라 양극판과 음극판은 서로 다른 면적을 가질 수 있으며, 예를 들어 음극판의 면적이 양극판의 면적보다 클 수 있다.
비전 카메라는 레이저 용접을 진행하고자 하는 구조체, 예를 들어 둘 이상의 배터리 셀(10), 및 둘 이상의 배터리 셀(10)과 결합되는 버스 바 등을 촬영하여 이미지를 생성할 수 있다. 다만 비전 카메라가 생성하는 이미지는, 같은 객체를 촬영하는 경우에도 비전 카메라에서 조정 가능한 설정 파라미터들, 예를 들어 노출 시간(exposure time), 이득(gain), 이미지 필터(image filter) 등에 의해 다르게 생성될 수 있다. 따라서, 레이저 용접 공정을 진행하기 전에 용접 타겟 영역을 정확히 지정하기 위해서는, 비전 카메라의 설정 파라미터들을 최적화할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, APA(Auto Position Alignment) 기능을 이용하여 용접 타겟 영역이 정확하게 표시되는 기준 이미지를 먼저 생성하고, 기준 이미지를 이용하여 비전 카메라의 설정 파라미터들을 조정할 수 있다. 예를 들어, 용접하고자 하는 객체가 레이저 용접 장치의 스테이지에 안착되면, 비전 카메라로 객체를 촬영하여 용접 타겟 영역이 표시되는 샘플 이미지를 획득할 수 있다. 이후, 샘플 이미지와 기준 이미지 각각에서 선택한 복수의 관심 영역들로부터 획득한 RGB 값을 비교하여, 비전 카메라의 설정 파라미터들을 최적화할 수 있다. 따라서, 설정 파라미터들이 최적화된 비전 카메라로 용접하고자 하는 객체를 촬영하여 용접 타겟 영역을 식별하고 레이저 용접 공정을 진행할 수 있다. 또한, 레이저 용접 공정에서 발생 가능한 위치 불량을 해소하고 공정의 안정성을 확보함으로써 불량률을 낮추고 배터리 모듈의 수율과 안정성 등을 개선할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에서 배터리 셀들과 버스바의 결합 구조를 간단히 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 영역을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 복수의 배터리 셀들(110), 및 복수의 배터리 셀들(110)을 연결하는 버스바(120) 등을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들(110) 각각은 앞서 도 1을 참조하여 설명한 일 실시예와 유사한 구조를 가질 수 있다. 일례로, 복수의 배터리 셀들(110) 각각은 파우치(111), 및 파우치(111)의 외부로 노출되는 전극 탭(112) 등을 포함할 수 있다.
버스바(120)는 버스바 플레이트 및 버스바 플레이트에 형성되는 복수의 홀들을 포함하며, 복수의 홀들 각각에는 복수의 배터리 셀들(110) 각각의 전극 탭(112)이 삽입될 수 있다. 일례로, 하나의 버스바(120)에는 복수의 배터리 셀들(110) 각각에서 양극에 대응하는 전극 탭 또는 음극에 대응하는 전극 탭이 삽입될 수 있다. 따라서, 버스바(120)에 의해 복수의 배터리 셀들(110)의 양극 또는 음극들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 배터리 모듈(100)은 버스바(120)는 버스바 플레이트(121), 복수의 홀들(122), 및 절연 부재(123) 등을 포함할 수 있다. 버스바 플레이트(121)는 도전성을 갖는 물질로 형성되며, 복수의 홀들(122)에는 복수의 배터리 셀들(110) 각각에서 양극 또는 음극에 연결되는 전극 탭(112)이 삽입될 수 있다. 전극 탭(112)은 파우치(111) 내부에서 양극 또는 음극과 연결되어 연장되며, 전극 탭(112)의 적어도 일부는 절연부(113)에 의해 둘러싸일 수 있다. 전극 탭(112)과 절연부(113)는 도 3에 도시한 바와 같이 일부 영역에서 구부러진 형상을 가질 수 있다.
복수의 홀들(122) 각각에 복수의 배터리 셀들(110) 각각의 전극 탭(112)이 삽입되면, 버스바(120)와 복수의 배터리 셀들(110)을 고정하기 위한 용접 공정이 진행될 수 있다. 용접 공정은 레이저를 이용하는 레이저 용접 공정으로서 복수의 홀들(122) 각각과 전극 탭(112) 사이의 경계에서 진행될 수 있으며, 전극 탭(112)의 형상 변경 없이 전극 탭(112)이 복수의 홀들(122) 중 하나에 삽입된 상태에서 진행될 수 있다.
레이저 용접 공정이 완료되면, 복수의 배터리 셀들(110) 각각의 전극 탭(112)이 버스바 플레이트(121)와 연결된 상태로 고정될 수 있다. 일례로 레이저 용접 공정이 진행되는 동안 레이저는 전극 탭(112)이 연장되는 방향과 소정의 각도만큼 기울어져서 조사될 수 있다.
레이저 용접 공정을 정확하게 진행하여 버스바 플레이트(121)와 전극 탭(112)을 고정하기 위해서는, 레이저가 조사되는 위치를 정확하게 타겟팅할 필요가 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치는 비전 카메라가 촬영하는 이미지에서 용접을 진행하고자 하는 용접 타겟 영역을 식별하여 자동으로 용접 공정을 진행할 수 있다. 또한, 용접 타겟 영역을 정확히 식별하기 위해, 미리 생성한 기준 이미지와 비전 카메라가 촬영한 이미지를 비교하여 비전 카메라의 설정 파라미터들을 용접 공정 이전에 최적의 값으로 조정할 수 있다. 따라서, 용접 타겟 영역에 정확하게 레이저를 조사함으로써, 버스바 플레이트(121)와 전극 탭(112)을 확실히 연결하고 고정시킬 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 간단하게 도시한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 배터리 모듈(200)은 모듈 하우징(210, 220), 모듈 하우징(210, 220) 내부에 수납되는 복수의 배터리 셀들(230)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀들(230)은 적층된 상태로 배치되며, 모듈 하우징(210, 220)은 하부 케이스(210)와 상부 커버(220)를 포함할 수 있다. 모듈 하우징(210, 220)은 양단이 개방된 형상을 가질 수 있으며, 개방된 양단은 엔드 플레이트(250)에 의해 커버될 수 있다.
엔드 플레이트(250)와 복수의 배터리 셀들(230) 사이에는 버스바(240)가 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 복수의 배터리 셀들(230) 각각에 포함된 전극 탭이 버스바(240)에 구비된 복수의 홀들에 삽입되어 고정될 수 있다. 버스바(240)는 외부와의 전기적 연결을 제공하기 위한 접속 단자(241)를 포함할 수 있으며, 접속 단자(241)는 엔드 플레이트(250)의 개구부(251)를 통해 외부로 노출될 될 수 있다.
도 5를 함께 참조하면, 배터리 모듈(200)의 하부 하우징(210)은 하부 플레이트(211)와 측벽부(212)를 포함하며, 측벽부(212)의 상단에는 돌출부(213)가 마련될 수 있다. 한편, 상부 커버(220)는 상부 플레이트(221) 및 삽입홈(222) 등을 포함할 수 있다. 하부 하우징(210)의 돌출부(213)는 상부 커버(220)의 삽입홈(222)에 삽입되며, 이후 용접 공정이 진행되어 하부 하우징(210)과 상부 커버(220)가 서로 결합될 수 있다.
하부 하우징(210)과 상부 커버(220)를 결합하는 용접 공정은, 레이저를 이용하는 레이저 용접 공정으로서, 하부 하우징(210)과 상부 커버(220) 사이의 경계에서 진행될 수 있다. 앞서 설명한 바와 유사하게, 레이저 용접 공정이 진행되는 동안 레이저는 하부 하우징(210)과 상부 커버(220)의 경계가 존재하는 하부 하우징(210)의 측벽부(212)의 표면과 소정의 각도만큼 기울어져서 조사될 수 있다.
레이저 용접 공정을 정확하게 진행하여 하부 하우징(210)과 상부 커버(220)을 고정하기 위해서는, 레이저의 조사 위치가 정확하게 타겟팅되어야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치는 비전 카메라가 촬영하는 이미지에서, 레이저가 조사되어야 하는 하부 하우징(210)과 상부 커버(220) 사이의 경계를 식별하고, 자동으로 용접 공정을 진행할 수 있다.
또한, 용접 타겟 영역인 하부 하우징(210)과 상부 커버(220) 사이의 경계를 정확히 식별하기 위해, 미리 생성한 기준 이미지와 비전 카메라가 촬영한 이미지를 비교하여 비전 카메라의 설정 파라미터들을 용접 공정 이전에 최적의 값으로 조정할 수 있다. 따라서, 용접 타겟 영역에 정확하게 레이저를 조사할 수 있으며, 모듈 하우징 및 이를 포함하는 배터리 모듈(200)의 신뢰성을 개선할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 간단히 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치(200)는 용접 대상물(400)이 안착되는 스테이지(310), 조명부(320), 제어부(330), 비전 카메라(340), 레이저 광원(350), 미러부(360), 및 렌즈(370) 등을 포함할 수 있다. 일례로, 스테이지(310)에 안착되는 용접 대상물(400)은 용접에 의해 서로 연결하려 하는 제1 구조체와 제2 구조체를 포함할 수 있다. 레이저 용접 장치(300)가 배터리 제조 공정에 이용되는 경우, 용접 대상물(400)은 배터리 셀들과 버스바를 포함하거나, 배터리 모듈이 수납되는 모듈 하우징의 하부 케이스와 상부 커버를 포함하거나, 또는 하나의 배터리 셀에 포함되는 복수의 전극들과 전극 탭을 포함할 수 있다.
비전 카메라(340)는 스테이지(310) 상에 배치되며, 용접 대상물(400)을 촬영하여 이미지를 획득할 수 있다. 일례로 비전 카메라(340)가 용접 대상물(400)을 촬영하는 동안, LED 등의 광원을 포함하는 조명부(320)가 용접 대상물(400)에 빛을 조사할 수 있다. 비전 카메라(320)는 카메라 렌즈 모듈과 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 제어부(330)는 조명부(320), 비전 카메라(340), 레이저 광원(350), 미러부(360) 등을 제어할 수 있다.
레이저 광원(350)은 레이저 광을 방출하며, 레이저 광원(350)에서 방출된 레이저 광은 파이버를 통해 미러부(360)에 입사된 후 렌즈(370)를 통해 용접 대상물(400)에 조사될 수 있다. 미러부(360)는 레이저 광을 반사시키는 미러를 하나 이상 포함할 수 있다. 일례로 미러부(360)는 비전 카메라(340)가 용접 대상물(400)을 촬영하는 동안에는 용접 대상물(400)에서 반사된 빛을 비전 카메라(340)로 입사시키고, 레이저 광원(350)이 레이저 광을 방출하는 동안에는 용접 공정이 진행되도록 용접 대상물(400)로 레이저 광을 입사시킬 수 있다.
도 6에 도시한 일 실시예에서는 렌즈(370)를 통과하여 용접 대상물(400)에 조사되는 레이저 광의 광축이 스테이지(310)의 상면에 수직하는 것으로 도시하였으나, 용접 대상물(400)로 조사되는 레이저 광의 광축은 실시예에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 스테이지(310)의 상면에 수직하지 않은 각도로 레이저 광이 조사될 수도 있으며, 이 경우 비전 카메라(340)가 스테이지(310)의 상면에 수직한 방향으로 용접 대상물(400)의 위에서 용접 대상물(400)을 촬영할 수도 있다.
비전 카메라(340)는 레이저 용접 공정의 진행 전후에 용접 대상물(400)을 촬영하여 이미지를 생성할 수 있다. 일례로, 제어부(330)는 레이저 용접 공정이 진행된 후 용접 대상물(300)을 촬영한 이미지를 비전 카메라(340)로부터 수신하고, 이에 기초하여 레이저 용접 공정의 불량 여부를 판단할 수 있다.
또한 제어부(330)는, 레이저 용접 공정이 시작되기 이전에 비전 카메라(340)로부터 용접 대상물(400)을 촬영한 이미지를 수신하고, 이에 기초하여 비전 카메라(340)의 세팅을 바꿀 수 있다. 일례로, 제어부(330)는 비전 카메라(340)가 용접 대상물(400)을 촬영한 이미지에서 용접 타겟 영역을 식별하여 미러부(360) 및/또는 렌즈(370)의 위치를 조정함으로써 레이저 광이 조사되는 위치를 바꿀 수 있다. 비전 카메라(340)가 촬영한 용접 대상물(400)의 이미지에서 용접 타겟 영역이 정확히 식별되지 않는 경우, 용접 타겟 영역이 아닌 다른 곳에 레이저 광이 조사되어 레이저 용접 공정의 불량률이 증가할 수 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 제어부(330)가 레이저 용접 공정의 시작 전에 비전 카메라(340)가 용접 대상물(400)을 촬영한 이미지를 이용하여, 비전 카메라(340)의 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 같은 용접 대상물(400)을 촬영하는 경우에도, 비전 카메라(340)의 설정 파라미터들, 예를 들어 노출 시간, 이득, 이미지 필터 등이 바뀌는 경우 이미지에서 용접 타겟 영역이 식별되는 정도가 달라질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 레이저 용접 공정을 시작하기에 앞서 비전 카메라(340)의 설정 파라미터들을 먼저 최적화함으로써, 용접 대상물(400)에서 용접 타겟 영역을 정확히 특정한 후에 레이저 용접 공정을 진행할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 제어 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도들이다.
우선 도 7을 참조하면, 용접하고자 하는 전극 탭과 버스바가 스테이지 상에 배치될 수 있다(S10). 앞서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 전극 탭이 버스바에 형성된 복수의 홀들 중 하나에 삽입된 상태로 스테이지 상에 배치될 수 있다. 다만 스테이지 상에 배치되는 용접 대상물은 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 일례로 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 모듈 하우징의 하부 케이스와 상부 커버가 스테이지 상에 배치될 수도 있다.
레이저 용접 장치에 포함되는 비전 카메라는, 용접 타겟 영역을 촬영하여 샘플 이미지를 획득할 수 있다(S11). 일례로 용접 타겟 영역은 버스바에 포함되는 복수의 홀들 중 하나로서, 홀의 내주면과 전극 탭 사이의 경계를 포함할 수 있다. S11 단계에서 비전 카메라의 설정 파라미터들은 기본값으로 세팅될 수 있다.
제어부는 샘플 이미지에 복수의 관심 영역들(Region Of Interest, ROI)을 설정하고, 복수의 관심 영역들 각각에서 샘플 RGB 값을 획득할 수 있다(S12). 일례로 복수의 관심 영역들은 제1 관심 영역, 및 제1 관심 영역보다 작은 면적을 가지며 제1 관심 영역 내에 설정되는 적어도 하나의 제2 관심 영역을 포함할 수 있다.
일례로 제1 관심 영역은 용접 타겟 영역 중 적어도 일부를 포함하도록 설정되며, 제어부는 제1 관심 영역 내에서 용접 타겟 영역을 식별할 수 있다. 제1 관심 영역이 설정되면, 그 내부에 제2 관심 영역이 설정될 수 있다. 일례로 제어부는 복수의 제2 관심 영역들을 설정할 수 있으며, 이 경우 복수의 제2 관심 영역들 중 일부의 사이에 용접을 진행해야 하는 용접 타겟 영역이 위치할 수 있다.
샘플 RGB 값은 복수의 관심 영역들 각각에서 계산되는 RGB 평균값일 수 있다. 일례로 제어부가 복수의 관심 영역들 각각에서 계산하는 RGB 평균값은 명도에 대응할 수 있다.
다음으로 제어부는, 미리 저장된 기준 이미지에서, 복수의 관심 영역들과 같은 위치에 정의되는 복수의 기준 영역들을 설정하고, 복수의 기준 영역들 각각으로부터 기준 RGB 값을 획득할 수 있다(S13). 기준 이미지는 샘플 이미지를 촬영한 비전 카메라와 같은 위치에서, 같은 용접 대상물을 촬영한 이미지일 수 있다. 일례로, 용접 대상물을 비전 카메라가 촬영하는 동안 APA 기능을 적용하여, APA 점수가 최고 점수일 때 획득한 이미지를 기준 이미지로서 제어부 내외부의 메모리에 저장할 수 있다.
제어부가 복수의 기준 영역들 각각의 기준 RGB 값을 획득하는 방법은, 앞서 S12 단계에서 샘플 RGB 값을 획득하는 방법과 같을 수 있다. 일례로, 제어부는 복수의 기준 영역들 각각의 RGB 평균값을 기준 RGB 값으로 획득할 수 있다. 제어부는 기준 RGB 값을 샘플 RGB 값과 비교하고(S14), 비교 결과에 따라 비전 카메라의 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정할 수 있다(S15). 일례로, 제어부는 같은 위치에 설정된 관심 영역들과 기준 영역들 각각에서 획득한 샘플 RGB 값과 기준 RGB 값을 서로 비교할 수 있다.
일례로 기준 RGB 값과 샘플 RGB 값이 같거나, 또는 기준 RGB 값과 샘플 RGB 값의 차이가 소정의 기준 차이 이하이면, 제어부는 비전 카메라의 설정 파라미터들을 조정하지 않고, 기본값 세팅 그대로 유지할 수 있다. 반면, 기준 RGB 값과 샘플 RGB 값이 다르거나, 그 차이가 기준 차이보다 크면, 제어부는 비전 카메라의 설정 파라미터들을 조정할 수 있다. 일례로 제어부는 비전 카메라의 노출 시간, 이득, 감도 등을 변경할 수 있다.
기준 RGB 값과 샘플 RGB 값의 차이가 기준 차이보다 큰 경우, 제어부는 샘플 이미지에 기초하여 용접 타겟 영역을 정확히 식별하지 못할 수 있다. 일례로, 용접 타겟 영역은 버스바에 형성된 홀의 내주면과 홀에 삽입된 전극 탭 사이의 경계로 식별되어야 하나, 샘플 이미지에서는 금속 재질의 버스바 또는 전극 탭 표면에 형성된 스크래치 등이 용접 타겟 영역으로 잘못 인식될 수 있다. 따라서, 레이저 용접 공정에서 불량이 발생하고 배터리 모듈의 안정성이 저하될 수 있다.
반면 기준 RGB 값과 샘플 RGB 값의 차이가 기준 차이 이하가 되도록 비전 카메라의 노출 시간, 감도, 이득 등을 조절하는 경우, 용접 타겟 영역으로 오인식될 수 있는 스크래치 등이 샘플 이미지에 표현되지 않을 수 있다. 다시 말해 기준 RGB 값과 샘플 RGB 값의 차이가 기준 차이 이하인 경우, 샘플 이미지에서 용접 타겟 영역은 식별이 가능한 반면, 용접 타겟 영역으로 오인식할 여지가 있는 다른 요소들은 명확하게 식별되지 않을 수 있다. 이와 같이, 용접 타겟 영역의 식별력이 증가하도록, 제어부는 비전 카메라의 노출 시간, 감도, 이득 등을 조절할 수 있다.
다음으로 도 8을 참조하면, 용접을 시작하기에 앞서 비전 카메라의 설정 파라미터들을 기본값으로 설정할 수 있다(S20). 비전 카메라의 설정 파라미터들은 노출 시간, 이득, 감도, 비전 카메라에 장착된 카메라 광원의 밝기와 색감 등을 포함할 수 있다. 설정 파라미터들이 기본값으로 설정되면, 비전 카메라는 스테이지에 안착된 용접 대상물을 촬영하여 샘플 이미지를 획득할 수 있다(S21). 일례로, 용접 공정에서 레이저 광이 조사되어야 하는 용접 타겟 영역이, 샘플 이미지에 표시될 수 있다.
레이저 용접 장치의 제어부는, 샘플 이미지에서 복수의 관심 영역들을 설정하고, 복수의 관심 영역들 각각에서 샘플 RGB 값을 획득할 수 있다(S22). 일례로 샘플 RGB 값은 하나의 관심 영역에 포함되는 픽셀들의 R, G, B 각각의 값을 평균 연산한 값으로, 관심 영역의 명도에 대응할 수 있다.
다음으로 제어부는, 미리 저장된 기준 이미지에서 복수의 기준 영역들을 설정하고, 복수의 기준 영역들 각각으로부터 기준 RGB 값을 획득할 수 있다(S23). 기준 RGB 값은 샘플 RGB 값과 마찬가지로, 기준 영역에 포함되는 픽셀들의 R, G, B 각각의 값을 평균 연산한 값일 수 있다. 기준 이미지에서 복수의 기준 영역들 각각의 위치는, 샘플 이미지에서 복수의 관심 영역들 각각의 위치에 대응할 수 있다. 다시 말해, 제어부는 샘플 이미지에서 선택한 복수의 관심 영역들의 위치를 참조하여, 기준 이미지에서 복수의 기준 영역들을 설정할 수 있다.
제어부는 샘플 RGB 값과 기준 RGB 값을 비교하고(S24), 비교 결과에 기초하여 설정 파라미터들에 대한 조정이 필요한지 여부를 판단할 수 있다(S25). 예를 들어, 샘플 RGB 값과 기준 RGB 값이 다르거나, 또는 샘플 RGB 값과 기준 RGB 값의 차이가 소정의 기준 차이보다 큰 경우에, 제어부는 비전 카메라의 설정 파라미터들에 대한 조정이 필요하다고 판단할 수 있다. S24 단계에서 제어부는, 기준 이미지와 샘플 이미지 각각에서 같은 위치에 설정되는 기준 영역과 관심 영역으로부터 획득한 기준 RGB 값과 샘플 RGB 값을 서로 비교할 수 있다.
S25 단계에서 설정 파라미터들에 대한 조정이 필요한 것으로 판단되면, 제어부는 미리 저장된 세팅값이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S26). 일례로 제어부는, 이전 작업들에서 비전 카메라의 설정 파라미터들에 대해 적용한 값들의 조합을 세팅값으로서 메모리 등에 저장할 수 있다. 실시예에 따라 제어부는 일정 횟수 이상만큼 설정 파라미터들에 적용된 값들의 조합을 세팅값으로 저장할 수 있으며, 복수의 세팅값들을 적용 횟수에 따라 정렬하여 저장할 수 있다. 또한 제어부는 비전 카메라로 촬영한 용접 대상물의 종류, 용접 대상 영역의 형상 등에 따라 세팅값들을 그룹핑하여 저장할 수도 있다.
S26 단계에서 미리 저장된 세팅값이 존재하면, 제어부는 저장된 세팅값을 선택하여 비전 카메라에 적용할 수 있다(S27). 메모리에 복수의 세팅값들이 저장되어 있는 경우, 제어부는 용접 대상물의 종류와 용접 대상 영역의 형상에 맞는 세팅값들을 우선 선택하고, 선택한 세팅값들을 이전에 적용된 횟수가 높은 순서대로 선택하여 비전 카메라에 적용할 수 있다.
반면, S26 단계에서 미리 저장된 세팅값이 존재하지 않으면, 제어부는 설정 파라미터들 중 적어도 일부를 개별적으로 조정할 수 있다(S28). S28 단계에서 제어부는 비전 카메라의 노출 시간, 이득, 감도, 비전 카메라에 장착된 카메라 광원의 색감과 밝기 중 적어도 하나의 값을 바꿀 수 있다. S27 단계 및 S28 단계에서 설정 파라미터들의 조정이 완료되면, 제어부는 S21 단계 내지 S25 단계를 다시 수행함으로써 샘플 파라미터들의 조정이 필요한지를 판단할 수 있다.
일례로, S27 단계 또는 S28 단계에서 결정된 설정 파라미터들이 적용된 비전 카메라로 용접 대상물을 촬영하여 획득한 샘플 이미지에서, 제어부는 관심 영역들을 설정하고 샘플 RGB 값을 획득할 수 있다. 샘플 RGB 값과 기준 RGB 값의 차이가 기준 차이보다 작으면, 제어부는 설정 파라미터들이 최적화된 것으로 판단하고, 설정 파라미터들에 대한 조정을 완료할 수 있다(S29). 반면, S27 단계 또는 S28 단계에서 결정된 설정 파라미터들이 적용된 비전 카메라로 용접 대상 영역을 촬영하여 획득한 샘플 이미지에서 생성된 샘플 RGB 값이 기준 RGB 값과 기준 차이 이상으로 차이가 나면, 제어부는 다시 샘플 파라미터들을 조정할 수 있다.
이와 같이, 샘플 RGB 값과 기준 RGB 값이 일치하거나 또는 샘플 RGB 값과 기준 RGB 값의 차이가 기준 차이보다 작을 때까지 제어부는 설정 파라미터들을 조정할 수 있다. 따라서 설정 파라미터들의 조정이 완료된 이후에는, 비전 카메라가 용접 대상물을 촬영한 이미지에서 용접 타겟 영역이 정확하게 식별될 수 있으며, 레이저 광이 용접 타겟 영역에 정확하게 조사되어 용접 공정의 불량률을 낮출 수 있다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면들이다.
도 9는 배터리 모듈을 촬영한 샘플 이미지(500)의 예시일 수 있다. 도 9에 도시한 일 실시예에 따른 샘플 이미지(500)를 촬영하기에 앞서, 레이저 용접 장치에 포함되는 비전 카메라의 설정 파라미터들은 기본값으로 결정될 수 있다. 배터리 모듈은 앞서 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 복수의 배터리 셀들(511-513: 510)과 버스바(520)를 포함할 수 있다. 버스바(520)는 버스바 플레이트(521)와 복수의 홀들(522)을 포함하며, 복수의 배터리 셀들(510) 각각의 전극 탭(TB)은 복수의 홀들(522)에 삽입될 수 있다. 하나의 버스바(520)에서 복수의 홀들(522)에 삽입되는 전극 탭(TB)은 모두 양극이거나 또는 모두 음극이거나, 또는 양극과 음극을 포함할 수도 있다.
설정 파라미터들에 기본값이 적용된 상태에서 비전 카메라가 배터리 모듈을 촬영한 샘플 이미지(500)에서는, 도 9에 도시한 바와 같이 버스바 플레이트(521) 및/또는 전극 탭(TB)의 표면에 존재하는 스크래치(501)가 두드러지게 표현될 수 있다. 따라서, 복수의 홀들(522) 각각과 전극 탭(TB) 사이에 정의되는 용접 타겟 영역(TG)이 정확하게 식별되지 못할 수 있다.
용접 타겟 영역(TG)이 정확하게 식별되는지 여부를 판단하기 위해, 레이저 용접 장치의 제어부는 샘플 이미지(500)에서 복수의 관심 영역들(530, 540)을 설정할 수 있다. 일례로 복수의 관심 영역들(530, 540)은 제1 관심 영역(530)과 제2 관심 영역들(541-542: 540)을 포함하며, 제2 관심 영역들(540)은 제1 관심 영역(530) 내에 존재할 수 있다. 제1 관심 영역(530)은 용접 타겟 영역(TG)이 존재할 것으로 추정되는 지점들을 포함하도록 설정될 수 있다.
한편 레이저 용접 공정이 진행되기 이전에, 레이저 용접 장치의 제어부가 접근할 수 있는 메모리에는 기준 이미지가 저장될 수 있다. 기준 이미지는 APA 기능에 의해 용접 타겟 영역(TG)이 정확하게 표시되는 것으로 판정된 이미지일 수 있다. 일례로 기준 이미지는, 용접 타겟 영역(TG)을 정확하게 식별할 수 있는 값들로 비전 카메라의 설정 파라미터들이 세팅된 상태에서 배터리 모듈을 촬영하여 획득한 이미지일 수 있다.
제어부는 기준 이미지에서, 샘플 이미지(500)에 정의된 복수의 관심 영역들(530, 540)과 같은 위치에 복수의 기준 영역들을 설정할 수 있다. 제어부는 복수의 기준 영역들 각각에서 획득한 기준 RGB 값을, 복수의 관심 영역들(530, 540) 각각에서 획득한 샘플 RGB 값과 비교할 수 있다.
복수의 관심 영역들(530, 540)을 확대 도시한 도 10을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 용접 타겟 영역(TG) 외에 스크래치(501) 등이 선명하게 표시될 수 있다. 따라서, 스크래치(501) 없이 용접 타겟 영역(TG)만이 두드러지게 표시되는 기준 이미지의 기준 영역들에서 획득한 기준 RGB 값이, 복수의 관심 영역들(530, 540)에서 획득한 샘플 RGB 값과 큰 차이를 가질 수 있다.
이 경우 제어부는, 스크래치(501)가 표시되지 않거나 덜 선명하게 표시되고, 용접 타겟 영역(TG)이 좀 더 두드러지게 표시되도록 비전 카메라의 설정 파라미터들 중 적어도 일부를 조정할 수 있다. 도 11은 제어부가 설정 파라미터들 중 적어도 일부를 조정한 이후에 비전 카메라가 배터리 모듈을 촬영한 이미지(500A)의 예시일 수 있다. 일례로, 제어부는 샘플 이미지(500)에서 전체적인 명도가 증가하도록 감도에 대응하는 ISO 값을 증가시키거나, 또는 노출 시간을 늘릴 수 있다.
이 경우, 도 11에 도시한 일 실시예에 따른 이미지(500A)와 같이, 명도가 증가하여 스크래치(501)가 사라질 수 있다. 도 11에서 복수의 관심 영역들(530, 540)을 도시한 도 12를 참조하면, 용접 타겟 영역(TG)의 명도 역시 증가할 수 있다. 다만, 용접 타겟 영역(TG)이 인접한 제2 관심 영역들(541, 542)과 명확한 명도차를 갖도록 표시되므로, 제어부는 이미지(500A)에서 용접 타겟 영역(TG)을 명확하게 식별하여 레이저 광이 용접 타겟 영역(TG)에 조사되도록 제어할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 제어 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치에 구비된 메모리 내에 저장되는 룩-업 테이블일 수 있다. 룩-업 테이블은 비전 카메라의 설정 파라미터들, 예를 들어 노출 시간, 이득, 감도(ISO)에 대한 세팅값들의 조합을 저장할 수 있다. 레이저 용접 장치의 최초 구동 시에 제어부는, 기본 세팅값(DEF.)으로 설정 파라미터들 각각의 값을 적용할 수 있다. 실시예에 따라, 메모리에는 복수의 룩-업 테이블들이 저장될 수 있으며, 복수의 룩-업 테이블들 각각은 서로 다른 용접 대상물에 적용되거나, 서로 다른 용접 대상 영역에 적용될 수 있다.
제어부는, 설정 파라미터들에 기본 세팅값(DEF.)이 적용된 상태에서 용접 타겟 영역이 표시되도록 용접 대상물을 촬영하여 샘플 이미지를 획득할 수 있다. 이후 샘플 이미지에서 복수의 관심 영역들을 설정하고, 복수의 관심 영역들에 대응하는 복수의 기준 영역들을 미리 저장된 기준 이미지에 설정할 수 있다. 제어부는, 복수의 관심 영역들 각각의 RGB 평균 값인 샘플 RGB 값을, 복수의 기준 영역들 각각의 RGB 평균 값인 기준 RGB 값과 비교함으로써 비전 카메라의 설정 파라미터들이 적절히 설정되었는지를 판단할 수 있다.
샘플 RGB 값과 기준 RGB 값의 차이가 기준 차이보다 크면, 제어부는 기본 세팅값(DEF.)이 아닌, 제1 내지 제6 세팅값들(SET1-SET6) 중 하나를 선택하여 설정 파라미터들을 변경할 수 있다. 일례로 제어부는 제1 내지 제6 세팅값들(SET1-SET6)을 이전에 적용 횟수가 가장 높았던 순서대로 선택할 수 있다. 설정 파라미터들이 변경되면, 비전 카메라로 용접 대상물을 다시 촬영하여 샘플 이미지를 획득하고, 다시 획득한 샘플 이미지에서 생성한 샘플 RGB 값을 기준 RGB 값과 비교하여 샘플 파라미터들이 최적화되었는지 여부를 판단할 수 있다. 샘플 파라미터들이 최적화된 것으로 판단되면, 제어부는 이미지에서 식별된 용접 타겟 영역에 레이저 광을 조사하여 용접 공정을 진행할 수 있다.
도 13을 참조하여 설명한 일 실시예에서 비전 카메라의 이득은 저이득(LOW)과 고이득(HIGH), 및 그 사이의 값들 중 하나로 선택 가능하며, 감도를 나타내는 ISO 값은 200 내지 1600 사이의 값에서 선택될 수 있다. 한편, 비전 카메라의 노출 시간은 30us 내지 1s 사이에서 선택될 수 있다. 다만 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 비전 카메라의 스펙에 따라 제어부가 조정할 수 있는 설정 파라미터들의 개수와 종류, 및 설정 파라미터들 각각의 조정 가능한 범위가 달라질 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10, 110, 230, 510: 배터리 셀
120, 520: 버스바
300: 레이저 용접 장치
310: 스테이지
320: 조명부
330: 제어부
340: 비전 카메라
350: 레이저 광원
360: 미러부
370: 렌즈

Claims (13)

  1. 레이저 용접 공정의 대상인 제1 구조체와 제2 구조체가 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지 상에 위치하며, 상기 제1 구조체와 상기 제2 구조체가 접촉하는 용접 타겟 영역을 표시하는 샘플 이미지를 획득하는 비전 카메라; 및
    상기 비전 카메라의 설정 파라미터들을 조절하는 제어부; 를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 샘플 이미지에서 선택한 복수의 관심 영역들 각각에서 샘플 RGB 값을 획득하고, 소정의 기준 이미지에서 상기 복수의 관심 영역들과 같은 위치에 정의되는 기준 관심 영역들 각각에서 획득한 기준 RGB 값을 상기 샘플 RGB 값과 비교하여 상기 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하여 상기 비전 카메라를 세팅하는, 레이저 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용접 타겟 영역에 레이저를 조사하는 용접부; 를 더 포함하며,
    상기 제어부는 세팅된 상기 비전 카메라가 획득한 결과 이미지에서 상기 용접 타겟 영역을 결정하고, 상기 용접 타겟 영역에 레이저가 조사되도록 상기 용접부를 제어하는, 레이저 용접 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기준 RGB 값을 포함하는 소정의 범위 내에 상기 샘플 RGB 값이 포함되도록 상기 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하는, 레이저 용접 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기준 RGB 값으로부터 기준 명도를 계산하고, 상기 샘플 RGB 값으로부터 샘플 명도를 계산하며, 상기 기준 명도와 상기 샘플 명도를 비교하여 상기 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하는, 레이저 용접 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 설정 파라미터들은 상기 비전 카메라의 노출, 감도, 및 조리개 값 중 적어도 일부를 포함하는, 레이저 용접 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 샘플 RGB 값과 상기 기준 RGB 값을 비교하여 상기 비전 카메라의 노출을 조정하는, 레이저 용접 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 용접 타겟 영역에 대해 상기 설정 파라미터들을 조정하며 APA(Auto Position Align) 점수를 획득하고, 상기 APA 점수가 최고 점수일 때의 상기 설정 파라미터들로 세팅된 상기 비전 카메라가 상기 용접 타겟 영역을 촬영한 이미지를 상기 기준 이미지로 결정하는, 레이저 용접 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구조체는 배터리 셀의 전극 탭이며, 상기 제2 구조체는 버스바 구조체인, 레이저 용접 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구조체는 배터리 모듈이 수납되는 모듈 하우징의 하부 케이스이며, 상기 제2 구조체는 상기 모듈 하우징의 상부 커버인, 레이저 용접 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비전 카메라는 상기 스테이지로 빛을 조사하는 적어도 하나의 광원을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 샘플 RGB 값과 상기 기준 RGB 값을 비교하여 상기 광원의 밝기 및 색상 중 적어도 하나를 조정하는, 레이저 용접 장치.
  11. 배터리 제조를 위해 용접해야 하는 제1 구조체와 제2 구조체를 스테이지에 안착시키는 단계;
    상기 스테이지 상부에 위치한 비전 카메라를 이용하여, 상기 제1 구조체와 상기 제2 구조체가 접촉하는 용접 타겟 영역을 포함하는 샘플 이미지를 획득하는 단계;
    상기 샘플 이미지에서, 상기 용접 타겟 영역과 인접한 복수의 관심 영역들 각각의 샘플 RGB 값을 획득하는 단계;
    상기 샘플 RGB 값을, 미리 저장된 기준 이미지에서 상기 복수의 관심 영역들과 같은 위치에 정의되는 기준 관심 영역들 각각으로부터 기준 RGB 값을 획득하는 단계; 및
    상기 샘플 RGB 값과 상기 기준 RGB 값을 비교하여 상기 비전 카메라의 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하는 단계; 를 포함하는 레이저 용접 장치의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 샘플 RGB 값과 상기 기준 RGB 값의 기준 차이보다 크면, 미리 저장된 복수의 세팅값들 중 하나를 선택하여 상기 설정 파라미터들 중 적어도 하나를 조정하는, 레이저 용접 장치의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 세팅값들을 이전 적용 횟수에 따라 순서대로 상기 설정 파라미터들에 적용하는, 레이저 용접 장치의 제어 방법.


KR1020220092506A 2022-07-26 2022-07-26 레이저 용접 장치 및 그 제어 방법 KR20240014844A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220092506A KR20240014844A (ko) 2022-07-26 2022-07-26 레이저 용접 장치 및 그 제어 방법
US18/102,084 US20240033846A1 (en) 2022-07-26 2023-01-27 Laser welding apparatus and method of controlling the same
CN202310043491.7A CN117444387A (zh) 2022-07-26 2023-01-29 激光焊接装置及其控制方法
EP23154285.3A EP4311621A1 (en) 2022-07-26 2023-01-31 Laser welding apparatus and method of controlling the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220092506A KR20240014844A (ko) 2022-07-26 2022-07-26 레이저 용접 장치 및 그 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240014844A true KR20240014844A (ko) 2024-02-02

Family

ID=85150603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220092506A KR20240014844A (ko) 2022-07-26 2022-07-26 레이저 용접 장치 및 그 제어 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240033846A1 (ko)
EP (1) EP4311621A1 (ko)
KR (1) KR20240014844A (ko)
CN (1) CN117444387A (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9041508B2 (en) * 2008-08-08 2015-05-26 Snap-On Incorporated Image-based inventory control system and method
US10166631B2 (en) * 2014-03-12 2019-01-01 Mitsubishi Electronic Corporation Laser processing head apparatus with camera monitor
US11024023B2 (en) * 2018-11-19 2021-06-01 Vision Guided Robotics LLC Inspection system
DE102018220329A1 (de) * 2018-11-27 2020-05-28 Amada Holdings Co., Ltd. Laserschweissmaschine und verfahren zur überwachung eines schweisszustands
CN111131723A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 佛山喀视科技有限公司 一种瓷砖图像采集方法及系统
KR102266453B1 (ko) * 2020-09-18 2021-06-17 한국광기술원 용접 공정에서의 객체 트래킹 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN117444387A (zh) 2024-01-26
EP4311621A1 (en) 2024-01-31
US20240033846A1 (en) 2024-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7967452B2 (en) Projection type display apparatus
CN113646877B (zh) 检查装置及检查方法
WO2014007542A1 (ko) 비접촉식 발광다이오드 검사장치와 이를 이용한 검사방법
KR20030024778A (ko) 인증 대상 촬상 방법 및 그 장치
JP5394763B2 (ja) 冷陰極電子銃の自動入射軸合わせ方法
KR20240014844A (ko) 레이저 용접 장치 및 그 제어 방법
CN115684270A (zh) 高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统和筛查方法
KR20100071659A (ko) 기판 정렬 장치용 비전 시스템 및 이의 초점 조절 방법
KR100878955B1 (ko) 카메라모듈 이물검사장치 및 검사방법
KR20230108775A (ko) 스테레오 카메라를 사용하여 이차전지의 초음파 용접상태를 효율적으로 검사할 수 있는 비전 검사 시스템
CN113899766A (zh) 用于检测极片翻折的方法及极片翻折检测平台
KR102411935B1 (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩의 용접 검사 방법
CN111770329B (zh) 矫正感光元件位置的方法
CN105744262A (zh) 可校正光源的检测系统及其光源校正方法
KR101992241B1 (ko) 동축 레이저 가공장치 및 가공방법
CN101990696B (zh) 用于提供高压放电灯的方法、用于借助高压放电灯提供光的方法以及数字视频投影仪
JP2007082004A (ja) 画像入力装置、画像入力方法
JP6905670B2 (ja) レーザー溶接方法
KR100411254B1 (ko) Ｓｍｄ 패키지의 리드융착방법
JP2009129843A (ja) 二次電池用連接構造体の検査装置及びその検査方法
JP2002198097A (ja) 電池の検査方法
KR20220097692A (ko) 배터리 모듈 검사 장치 및 방법
KR101974635B1 (ko) 리페어 시스템
JPH11271234A (ja) 検査装置および方法ならびに検査用基準データ作成装置
TWI294048B (ko)